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Steuersystem für eine digitale elektronische Datenverarbeitungsmaschine
Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für digitale elektronische Datenverarbeitungsmaschinen und im besonderen ein Steuersystem, in dem eine Matrix zur Steuerung von Rechen- und andern Operationen dient.
Die Technik der Steuerung einer Rechenmaschine durch eine Matrix ist bekannt und hat sich als sehr wirksam erwiesen. Eine solche Steuermatrix ist aus Magnetkernen aufgebaut und enthält eine Anzahl mehrstelliger Wörter, von denen jedes durch Koinzidenzströme unter Angabe einer bestimmten Adresse ausgewählt werden kann. Die Anordnung ist so getroffen, dass durch die Auswahl eines Wortes eine Anzahl von Steuerimpulsen erzeugt wird, von denen einige die Adresse des nächsten Wortes und die übrigen die auszuführende Funktion angeben. So lässt sich also durch die Auswahl eines Wortes mit einer bestimmten Adresse eine folge von Wortern spezifizieren. Eine solche Folge kennzeichnet eine Reihe von Grund-Maschinenoperationen, die als Mikroprogramm bekannt sind.
Andere Steuermatrixarten verwenden Dioden oder Widerstände, die gewöhnlich einen Speicher bilden, der nur ausgelesen werden kann.
Häufig kommt es vor, dass bei der Ausführung eines Mikroprogrammes bestimmte Maschinenzustände auftreten, die die Durchführung einer andern Programmfolge als der gerade ablaufenden erfordern. Es sind also Einrichtungen für bedingte Verzweigungen erwünscht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem Steuersystem für digitale elektronische Datenverarbeitungsmaschinen mit einem Magnetkern-Matrixspeicher und zugehöriger Adressiervorrichtung, in dem bei der Adressierung eines Magnetkernes Steuerimpulse auf den ihm zugeordneten Ausgangsleitungen erzeugt werden, dadurch, dass die Adressiervorrichtung in mehrere Gruppen unterteilt ist, von denen jede einer Untermatrix des Speichers zugeordnet ist, und dass die Gruppen einzeln durch von der Rechenmaschine gelieferte und bestimmten Bedingungen zugeordnete Signale betätigbar sind, wodurch beim Vorliegen bestimmter Bedingungen aus einer Untermatrix in eine andere verzweigt werden kann.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden die vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiele nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Fig. 1-6 bilden ein Blockdiagramm, welches die allgemeine Organisation einer Rechenmaschine nach der Erfindung darstellt. Fig. 7 zeigt die Anordnung der Subtraktionsmatrix in der Rechenmaschine nach den Fig. l-6, Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm. Fig. 9 stellt schematisch eine erfindungsgemässe Steuermatrix mit Einrichtungen zur bedingten Verzweigung in vier Richtungen dar.
Die in Fig. 9 gezeigte Steuermatrix 1 erzeugt jedesmal dann, wenn ein Kern umgeschaltet wird, ein 46-Bit-Ausgangssignal. Die Matrix 1 enthält 576 Kerne, die in 24 Reihen und 24 Spalten angeordnet sind, und ist von 46 Abfühlwicklungen 2 durchsetzt, von denen jede nur durch diejenigen Kerne hindurchgeht, deren Umschaltung nötig ist, um einen Ausgangsimpuls auf der zugeordneten Wicklung zu erzeugen. Durchschnittlich hat jeder Kern etwa 4 Abfühlwicklungen, d. h., für jeden Mikrobefehl sind nur 4 von 46 verfügbaren Bits der Steuermatrix im Eins-Zustand. Das Mikroprogramm einer bestimmten Operation, z. B. eines Addierbefehls, besteht aus einer Folge von Steuermatrixkernen, die von ihren entsprechenden Steuersignalwicklungen durchsetzt sind.
Um eine Folge von Signalen aus der Steuermatrix zu erhalten, sind acht zusätzliche Abfühlwicklungen 3a, 3b vorgesehen, damit jeder Kern die Adresse des nächstfolgenden liefern kann. Vier dieser Wick-
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lungen (3a) kennzeichnen eine der zwölf Zeilenadressen der Matrix, die andern vier (3b) eine der Spaltenadressen. Diese Wicklungen fahren zu zwei Kernentschlüsselern 4a, 4b, die jeder ein Ausgangssignal auf einer von 12 Leitungen erzeugen können. Die Spaltenausgangssignale können an einem binären Schalter 8 geschaltet werden, um je nach dem Ausgangssignal einer bedingten Spaltentorschaltung 5 die linke oder die rechte Seite der Matrix zu treiben.
Ebenso können die Zeilen-Ausgangssignale an einem Schalter 9 geschaltet werden, um je nach dem Ausgangssignal einer bedingten Zeilen-Torschaltung 6 die obere oder die untere Hälfte der Matrix zu treiben.
Dieses Adressiersystem ist natürlich nicht eindeutig, da eine einzige Adresse einen von vier Kernen in gleichwertigen Stellen in jedem Viertel der Matrix je nach den Ausgangssignalen der bedingten Torschaltungen auswählen kann. Dies ist das Verfahren, nach dem die Steuermatrix Entscheidungen (d. h.
Verzweigungen im Mikroprogramm) auf der Grundlage von Signalen aus der Rechenmaschine (z. B. Übertrag) von der Bedienungsperson oder einer Eingabeeinheit trifft. Insgesamt gibt es 25 solche bedingten Signale, von denen 13 die Zeilen- und 12 die Spaltenadresse schalten können. Eine bedeutend grössere Flexibilität erhält man dadurch, dass jeder Kern eine Zeilenbedingung und eine Spaltenbedingung für den nächsten Zyklus durch acht weitere Leitungen 7a, 7b auswählen kann, welche durch die Steuermatrix
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le werden ihren jeweiligen bedingten Torschaltungen zugeführtund entschlüsselt, um mit von der Rechenmaschine gelieferten Signalen verglichen zu werden, so dass durch das System die Adresse von rechts nach links geschaltet wird, wenn die angegebene Spaltenbedingung erfüllt ist. Hiedurch wird eine ZweiWeg-oder Vier-Weg-Verzweigung im Mikroprogramm ermöglicht.
Um die Flexibilität des Systems zu erhöhen, ist je einer der Kerne sowohl in den Spalten- als auch in den Zeilen-Entscheidungsentwicklungen so angeordnet, dass er eine unbedingte Verzweigung bewirkt.
Durch Hinzufügen des Adressler- uud Bedillgungssystems erhollt slch die Gesamtzahl der durch die Matrix hindurchgehenden Abfühlwicklungen auf 62 und die Durchschnittszahl von Abfühlwicklungen pro Kern auf etwa 8.
Ein Mikroprogramm wird also als Folge von Schritten ausgeführt, von denen jeder eine oder mehrere
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einem andern Teil der Steuermatrix je nach der angegebenen Art der Bedingung. Sonst läuft das Mikroprogramm ohne Verzweigung ab. Ein besonderer Fall bedingter Verzweigung tritt ein, wenn ein Mikroprogramm beendet werden soll. Ein typisches Beispiel dafür liegt bei einer Folge von Divisionsbefehlen vor, bei der ein Signal erzeugt wird, das anzeigt, dass die letzte Quotientziffer vorliegt.
Dieses Signal, bei dem es sich um das Signal "Negativer Saldo" handelt, wird den bedingten Torschaltungen der Steuermatrix zugeführt, und daher tritt, wenn ein Mikrobefehl eine Probe auf negativen Saldo erfordert, eine Verzweigung in eine Programmfolge hinein ein, welche den Austausch des jetzt abgeschlossenen Programmbefehles gegen den nächsten auszuführenden Programmbefehl steuert. Dieser Programmbefehl wählt eine andere Adresse in der Steuermatrix aus, und dann läuft die entsprechende Befehlsfolge ab.
In der nachstehenden Beschreibung wird die Anwendung einer Steuermatrix gemäss der Erfindung auf eine einfache Rechenmaschine angeführt, damit die Funktion der bedingten Signale verdeutlicht wird.
Fig. 1-8 zeigen eine Rechenmaschine mit einer nach der Erfindung aufgebauten Steuermatrix, in der zwei Grade bedingter Verzweigung möglich sind. Bei der Rechenmaschine handelt es sich um eine kleine Tabelliermaschine mit numerischer Eingabetastatur, Ausgabe-Schreibmaschine mit Programmstreifenvorrichtung und Einrichtungen zum elektromagnetischen Antrieb bestimmter Tasten sowie mit einem Rechenwerk. Der Programmstreifen in der Schreibmaschine enthält eine Reihe von Operationen, die die Rechenmaschine in bezug auf Daten ausführen muss, welche durch die Eingabetastatur in Pufferspeicher der Maschine eingeführt werden. Ausgabedaten, die das Ergebnis der Rechenvorgänge darstellen, werden der Schreibmaschine zugeführt und an durch den Programmstreifen bestimmten Stellen niedergeschrieben.
Die Eingabetastatur und die Ausgabe-Schreibmaschine gehören nicht in den Rahmen der Erfindung und werden daher nicht näher beschrieben.
Das Rechenwerk besteht aus mehreren Gruppen von Ferritkernebenen, die den Speicher-, den Rechenund den Steuerteil der Maschine bilden, und einem Rahmen, der die mit Transistoren bestückten logischen und Zeitsteuerschaltungen trägt.
In den Zeichnungen sind die verschiedenen Gruppen von Ferritkernebenen in denjenigen Stellen dargestellt, wo sie sich elektrisch am besten darstellen lassen, aber physikalisch bilden sie Teile derselben Anordnung. Es handelt sich um folgende Teile : 1. Hauptspeicher, 2. Arbeitsspeicher, 3. Subtraktionsmatrix, 4. Steuer matrix, 5. Rechenregister T, 6. Adressenregister A, B des Hauptspeichers, 7. Adressen-
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register P, Q des Arbeitsspeichers, die auch als Rechenregister dienen, 8. Adressenregister des Haupt- speichers C, 9. Adressenregister R des Arbeitsspeichers, 10. Zwei Paare von Steuermatrix-Adressenregi- stern Mx My und Nx Ny, 11. Bedingungskerne. Alle Ebenen enthalten 16 X 16 Stellen.
Die Informationen werden in Wörtern von 12 Ziffern plus Vorzeichen verarbeitet, wobei die Ziffern serienweise und die Bits einer Ziffer parallel im 1-2-4-8-Code dargestellt werden.
Die Subtraktionsmatrix ist eine Subtraktionstabelle der Radix 12. Zur Verarbeitung anderer Radizes wird mit Füllziffern gearbeitet.
Alle Maschinenoperationen werden nach Mikroprogrammen ausgeführt. Jedes Mikroprogramm besteht aus einer Folge von feststehenden Grund-Maschinenzyklen, von denen jeder unter der Steuerung eines
Steuermatrix-Wortes oder Mikrobefehls von 17 Bits ausgeführt werden. Im Grundzyklus, der 21 Zyklus- punkte umfasst, kann eine Kombination der folgenden vier Grundoperationen je nach der Zusammenset- zung des Steuerwortes bewirkt werden :
1. Speicher- Register oder Register - Speicher. Übertragen
2. Subtrahieren des Inhaltes des P- oder des Q-Registers vom Inhalt des T-Registers, Eingabe des
Ergebnisses in das T-Register.
3. Einführen einer Konstante in P oder Q (z. B. Füllziffer, wie durch Steuermatrix ausgewählt).
4. Auswahl des nächsten Mikrobefehles (mit oder ohne bedingte Verzweigung).
Die Mikrobefehle sind so angeordnet, dass sie den nächsten in der Folge auszuführenden Mikrobefehl angeben, und die einzige für eine Rechenoperation benötigte Steuerinformation ist die Adresse des ersten
Mikrobefehles in der Folge. Diese Information wird vom Programmstreifen in der Schreibmaschine gelie- fert. Andere Maschinenfunktionen werden durch die Betätigung von Tasten auf der Eingabetastatur einge- leitet.
1. Übertragen.
Eine Gruppe von 16 Abfühlverstärker- Verriegelungsstufen A VV 1 - 16 wird als Zwischenspeicher zwischen den verschiedenen Speichern und Registern der Einheit verwendet. Diese Verriegelungsstufen arbeiten überlappend, u. zw. bedienen sie verschiedene Gruppen von Ferritkernebenen zu verschiedenen Zeiten im Grundzyklus. Die Anordnung wird an Hand der Fig. 1-6 näher beschrieben ; sie lässt sich aber kurz dahingehend erklären, dass eine Gruppe von vier Abfühlleitungen mehr als eine Gruppe der Ferritkernebenen durchläuft und ausgangsseitig zu einer entsprechenden Gruppe von Abfühlverstärker-Verriegelungs- stufen führt, deren Einstellungen entschlüsselt werden und so Treiberimpulsfolgen auf einer Gruppe von 16 Treiberleitungen ergeben, die ebenfalls zwei oder mehr Gruppen von Ferritkernebenen gemeinsam sind.
Die Auswahl einer bestimmten Gruppe zur Erregung der vier Abfühlleitungen und Betätigung der zugeordneten Verriegelungsstufen erfolgt durch das Anlegen des vollen Lesestromes an die betreffende Gruppe. Ebenso erfolgt die Auswahl einer Gruppe der Ferritkernebenen zur Aufnahme der entschlüsselten Information der Verriegelungsstufen durch das Anlegen des halben Schreibstromes, und die vom Entschlasseler ausgehenden Treiberleitungen sind so angeordnet, dass sie ebenfalls einen Halbstrom liefern. Die Eingabe in den Hauptspeicher und die T- P, und Q-Register geschieht durch wahlweise Sperrung, und in diesem Falle wird die entschlüsselte Information der Verriegelungsstufen zu einem Satz von vier Sperrtreiberstufen weitergeleitet.
2. Subtraktion.
Die Register T und P oder Q werden gleichzeitig auf zwei getrennte Sätze von vier Abfuhlleitungen ausgelesen, wodurch zwei Sätze von vier Verriegelungsstufen zur Darstellung des Minuenden bzw. des Subtrahenden eingestellt werden. Die Einstellungen dieser Verriegelungsstufen werden auf zwei zugeordneten Sätzen von 16 Leitungen entschlüsselt, bei denen es sich unter anderem um die x- und y-Treiberleitungen der Minuendmatrix handelt. In jedem Satz der Treiberleitungen wird nur eine erregt. Die Minuendmatrix (Fig. 7) besteht aus fünf Ebenen, der 1-, 2-, 4-, 8-und Borgebene, und jede Treiberlei- tung geht durch alle fünf Ebenen hindurch.
Am Schnittpunkt zwischen bestimmten x- und y-Treiberleitungen in einer bestimmten Ebene befindet sich ein Kern, wenn die Radix-12-DiffereIl' zwischen dem von der x-Leitung dargestellten Wert und dem von der y-Leitung dargestellten Wert ein Bit in der betreffenden Ebene erfordert. Sonst ist kein Kern vorhanden. Durch die Erregung einer Treiberleitung aus jedem Satz von Treiberleitungen mit Halbwählstrom werden also die entsprechenden Kerne für das Resultat der betreffenden Subtraktion eingestellt. Diese Kerne werden später durch das Anlegen eines Rückstellstromes an die Gesamtmatrix ausgelesen.
Die Zeilen 12 - 14 der Subtraktormatrix werden für sogenannte Pseudo-Subtraktionsoperationen benutzt. Diese Operationen sind in Fig. 7 dargestellt und dienen zur Vereinfachung bestimmter Mikroprogrammarten.
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3. Eingabe der Konstanten.
Wenn eine Subtraktion mit Werten durchgeführt wurde, die in einer andern Radix als 12 dargestellt sind, muss eine Füllzahl zum Subtraktionsergebnis addiert werden. Diese Füllziffer wird durch die Steuermatrix angegeben, die durch wahlweises Sperren der Kerne der P- oder Q-Register die Eingabe der Füllziffer in P oder Q bewirkt.
4. Auswahl des nächsten Befehles
Hiebei werden die M- und N-Register je nach der durch den laufenden Mikrobefehl angegebenen Adresse eingestellt, abhängig vom Vorliegen einer beliebigen Anzahl vorherbestimmter Maschinenbedingungen. Jeder Mikrobefehl enthält 6 Adressenbits, die dem nächsten Mikrobefehl zugeordnet sind. Sie haben folgende Funktion :
Ein Bit gibt an, ob das M- oder das N-Register für den nächsten Mikrobefehl benutzt werden soll. Ein Bit gibt an, ob die Y-Adresse für den nächsten Mikrobefehl aus der Steuermatrix zu entnehmen ist oder ob sie die um Eins erhöhte y-Adresse des laufenden Mikrobefehles sein soll.
Vier Bits geben die y-Adresse des nächsten Mikrobefehles an, wenn das durch das vorgenannte Bit erfordert wird, spezifizieren aber sonst eine von 16 zu prüfende Bedingung
Das Mikroprogramm wird so niedergeschrieben, dass womöglich die x-Adresse gleich bleibt und nur die y-Adresse sich von einem Mikrobefehl zum nächsten ändert. Jedoch sind gelegentliche Änderungen in der x-Adresse nötig, und in diesen Fällen wird der Inhalt der die x-Adresse enthaltenden Arbeitsspeicherstelle, bei der es sich um das Mx-Register handelt, durch die benötigte neue x-Adresse ersetzt, indem eine Übertragungsoperation ausgeführt wird.
Manche Maschinenoperationen beinhalten das Weiterzählen einer Adresse um Eins. Zum Beispiel wird bei der Auswahl des nächsten Mikrobefehles, wie oben angedeutet, im allgemeinen die y-Adresse um Eins erhöht. Ebenso werden bei Ausführung einer Rechenoperation die Werte ziffernweise nacheinander verarbeitet, wobei wieder eine Adresse um Eins zu erhöhen ist. Diese Operationen werden in der Maschine automatisch durch entsprechende Organisation des Adressenregisters ausgeführt ; Einzelheiten dieser Zähleinrichtungen folgen weiter unten.
Die Steuermatrixweist16 x-Adressenleitungen und 16 y-Adressenleitungen auf, und durch die gleichzeitigeErregung einer Leitung aus jedem Leitungssatz wird ein 17-Bit-Wort für die Entnahme ausgewählt. Zwei Paare von Registern Mx und Nx sowie My und Ny können zur Steuerung der Erregung der Adressenleitungen benutzt werden : Alle vier Register können vier Bits speichern, die in binärer Form eine zu erregende von sechzehn Leitungen angeben.
Fig. 3 zeigt die Anordnung der My- und Ny-Register, und man sieht, dass durch das Anlegen eines Voll-Leseimpulses V, 16 an My oder Ny die darin gespeicherte Information zu den Verriegelungsstufen 5 - 8 übertragen, entschlüsselt und einem Satz von 16 Treiberleitungen zugeführt wird, welche durch die Kerne von My und Ny so hindurchgehen, dass bei Anlegen eines Halbwählimpulses zur Zeit 17 an das vorher zur Entnahme ausgewählte Register die in das ausgewählte
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Register Mx und Nx weisen dieselbe Anordnung auf, und ihr Inhalt wird den Verriegelungsstufen 1 - 4 zugeführt, aber in diesem Falle wird den Registern dieselbe Information wieder zugeleitet, die schon vorher darin gestanden hat.
Wenn also der Inhalt der x-Adressenregister nicht durch andere Mittel verändert wird, ist die Adressierung der Steuermatrix auf eine Spalte beschränkt, während sich die y-Adresse dieser Spalte ändert. Wenn es sich als nötig erweist, die x-Adresse zu ändern, muss ein Grundzyklus benutzt werden, um eine Operation "Eingabe einer Konstanten" auszuführen.
Bei den Treiberleitungen der M- und N-Registerhandelt es sich tatsächlich um die Adressenleitungen der Steuermatrix, und zur Zeit 17 werden die Kerne in dem durch die neuen x- und y-Adressen angegebenen Wort umgeschaltet, während alle andern Kerne in der Steuermatrix im ursprünglichen Zustand verbleiben. Wenn der nächste Zyklus begonnen hat, erzeugt ein einer oder mehreren Ebenen zugeführter Rückstellstrom bei der Rückstellung der darin enthaltenen Kerne Ausgangssignale, bis am Ende des Grundzyklus alle Kerne in der Steuermatrix wieder im ursprünglichen Zustand sind.
Die Zeiten, zu denen die verschiedenen Teile des Steuerwortes entnommen werden (d. h. die Zei- ten,'zu denen die verschiedenen Ebenen der Steuermatrix rückgestellt werden), sind in Fig. 8 dargestellt.
Aus Fig. 8 geht hervor, dass Teile der Steuermatrix zu den Zeiten 1, 3,7, 12 und 13 oder 16 rückgestellt werden, u. zw. wird die Wahl der Zeit 13 oder 16 für die Rückstellung durch den Zustand einer Verriegelungsstufe 14 bestimmt, welche durch einen Impuls aus der Steuermatrix eingestellt wird, der bei Rückstellung zur Zeit 7 geliefert wird. Die Anordnung ist so getroffen, dass dann, wenn die Verriegelungsstufe 14 nicht eingestellt ist, die Steuermatrix zur Zeit 13 rückgestellt wird und die zu dieser Zeit entnommenen Bits zu prüfende Bedingungen darstellen und dass dann, wenn die Verriegelungsstufe 14 eingestellt
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ist, die Steuermatrix zur Zeit 16 ausgelesen wird und die entnommenen Bits eine neue y-Adresse für die Steuermatrix darstellen.
Im Laufe jedes Grundzyklus kann die Maschine also entscheiden. ob die y-Adresse des nächsten Mikrobefehles durch die Steuermatrix angegeben wird oder ob sie die laufende um Eins erhöhte y-Adresse sein soll. Im letzteren Falle kommt das nächste Befehlswort aus einem andern Teil der Steuermatrix, wie unten noch beschrieben wird.
Die Steuermatrix ist in zwei Hälften angeordnet, die als bedingter und unbedingter Teil bezeichnet werden können. Beide Hälften werden durch dieselben Adressenregister adressiert, so dass eine Steuerma- trixadresse tatsächlich zwei Speicherplätze angibt, einen im unbedingten und einen im bedingten Teil.
Die Auswahl der einen oder der ändern Hälfte zur Erzeugung eines Steuerwortes erfolgt unter der Steuerung einer Servoverriegelungsstufe 15a (S. Fig. 2), die selbst von einer eine die Bedingung prüfenden Verriegelungsstufe 15 gesteuert wird. Jede Hälfte der Steuermatrix enthält 17 Untermatrices (d. h. je eine für jedes Bit des Steuerwortes), die jede selbständig rückstellbar sind und Informationen enthalten, welche das Vorhandensein oder Fehlen des entsprechenden Bits in allen Steuerwörtern darstellen. Gruppen von Ebenen der Steuermatrix werden gemeinsam rückgestellt und erzeugen gleichzeitig Gruppen von Bits des Steuerwortes. Eine solche Gruppe von vier Bits kann entweder die y-Adresse des in der Folge nächsten Steuerwortes oder eine zu prüfende Bedingung darstellen.
Im letzteren Falle ist, wenn die zu prüfende Bedingung vorliegt, die y-Adresse des nächsten Steuerwortes die um Eins erhöhte Adresse des gegenwärtigen Steuerwortes, aber das Wort wird aus der andern Hälfte der Matrix entnommen. In beiden Fällen werden die vier Bits einer Gruppe von Verriegelungsstufen 5,6, 7 und 8 (Fig. 3) zugeführt, welche die verschlüsselte Information einem Entschlüsseler zuleiten, der eine von 16 Leitungen erregt, welche als Treiberleitungen für die Adressenregister My und Ny der Steuermatrix und eine Gruppe von 16 Bedingungskernen 4 (Fig. 2) angeordnet sind. Je nachdem, ob eine Bedingung zu prüfen ist oder nicht, ist die Verriegelungsstufe 14 im AUS- oder im EIN-Zustand. Wenn die Verriegelungsstufe 14 im AUS-Zustand ist, kann ein zur Zeit T13 (Fig. 2) auftretender Impuls die Kerntreiberanordnung für die Steuermatrix erregen.
Wenn die Verriegelungsstufe 14 im EIN-Zustand ist, kann ein zur Zeit T16 auftretender Impuls die Treiberanordnung erregen. Die die nächste halbe Adresse darstellende Information wird also entweder zur Zeit T13 oder zur Zeit T16 verfügbar.
Soll eine Bedingung geprüft werden, wird die Steuermatrix zur Zeit T13 beaufschlagt und stellt die Verriegelungsstufen 5,6, 7 und 8 ein, welche die verschlüsselte Information zu den 16 y-Entschlüsselerschaltern übertragen. Wenn der Voll-Leseimpuls zur Zeit T14 angelegt wird, wird nur ein einziger der Bedingungskerne ausgelesen, obwohl vielleicht während der Operation der Rechenmaschine mehrere dieser Kerne eingestellt worden sind. Durch das Auslesen dieses einen Kernes wird ein Impuls zur Verriegelungsstufe 15 gesendet, die danach zur Zeit T16 die Servoverriegelungsstufe 15a einstellt. Ebenfalls zur Zeit T16 wird ein Voll-Leseimpuls den Bedingungskernen zugeleitet und stellt alle in dem Zyklus eingestellten restlichen Kerne zurück. Die Verriegelungsstufe 15 wird zu dieser Zeit nicht betroffen, da sie nicht abgetastet wird.
Ein wichtiges Merkmal der Maschine ist die Möglichkeit, ein Unterprogramm zu ändern. Normalerweise wird die Steuerung der Auswahl des nächsten Mikrobefehles durch die Register Mx und My bewirkt, aber wenn eine Änderung im Unterprogramm nötig ist, wird die Steuerung auf Nx und Ny übertragen, welche eine Befehlsfolge von etwa 16 Mikrobefehlen zur Veränderung des Unterprogrammes steuern. Hiedurch wird der Inhalt von Mx und My gegen den Inhalt eines andern Arbeitsspeicherplatzes ausgetauscht, der die Adresse des ersten Mikrobefehles in der neuen untergeordneten Befehlsfolge enthält, und dann die Steuerung wieder auf Mx und My übertragen. Dann wird die neue Befehlsfolge ausgeführt, und nach ihrer
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gabe der Steuerung an Mx und My wird die ursprüngliche Befehlsfolge an der Stelle, wo sie unterbrochen worden ist, wieder aufgenommen.
Fig. l - 6 bilden ein Blockdiagramm der Maschine, und Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm und zeigt die Zustände der verschiedenen Verriegelungsstufen und die zu verschiedenen Zeiten im Grundzyklus der Maschine erzeugten Treiberimpulse. In der allgemeinen Beschreibung ist schon erwähnt worden, dass Gruppen von Abfühlleitungen verschiedenen Gruppen der Ferritebenen gemeinsam sind und dass verschiedene Gruppen ausgangsseitig an zugeordnete Abfühlverstärker-Verriegelungsstufen führen, deren Zustände Informationen für die Erregung von Gruppen von Treiberleitungen liefern, welche ebenfalls zwei oder mehr Teilen gemeinsam sind. Diese Anordnung ist in den Fig. 3-6 gezeigt.
In Fig. 3 ist eine Gruppe von Abfühlleitungen dargestellt, die Informationen in die Verriegelungsstufen 5,6, 7 und 8 einspeisen. Diese Verriegelungsstufen senden Informationen zum Entschlüsseler, der eine aus einem Satz von 16 Treiberleitungen erregt. Die Abfühlleitungen sind in den Registern A, B. P
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und Q vier Ebenen der Steuermatrix und den Adressenregistern My und Ny gemeinsam ; Die Treiberlei- tungen sind den Registern A, B und P und den Steuermatrix-Adressenregistern My und Ny gemeinsam und werden ausserdem benutzt, um andere Verriegelungsstufen zu steuern, die der Auswahl des nächsten Mi- krobefehles am Ende eines Grundzyklus zugeordnet sind.
Die Verbindung der Treiberleitungen mit den
Registern My und Ny ist derart, dass beim Auslesen einer gegebenen Adresse aus My und Ny in die Verrie- gelungsstufen 5,6, 7 und 8 die wiedereingegebene Adresse die um Eins erhöhte gleiche Adresse ist. Die verschiedenen Register und Speicher sind in dieser'Figur mit Pfeilen versehen, die z. B. die Inschriften
V2, V8, H4, H9 tragen, welche die Grösse und die Zeit der dem betreffenden Teil zugeführten Treiber- impulse kennzeichnen. Der Buchstabe V zeigt an, dass ein Vollwählstrom angelegt wird, und der Buch- stabe H, dass ein Halbwählstrom angelegt wird.
Fig. 4 zeigt die Anordnung der den Verriegelungsstufen l, 2,3 und 4 zugeordneten Treiber- und Ab- fühlleitungen. In diesem Falle sind die Abfühlleitungen den Registern C, R, T, Mx und Nx und die Trei- berleitungen den Registern C, Mx und Nx gemeinsam.
Fig. 5 zeigt die Anordnung für die Treiberverriegelungsstufen 9,10, 11 und 12, die eine Gruppe von vier Sperrtreiberstufen steuern. In diesem Falle sind vier Abfühlleitungen und vier Treiberleitungen vor- handen. Die Eingabe in die Register T, P, Hauptspeicher und Q erfolgt durch wahlweise Sperrung der vier binär-dezimal bewerteten Leitungen. Die Abfühlleitungen sind dem Hauptspeicher, der Minuendenmatrix, der Steuermatrix und den Registern T und Q gemeinsam.
Fig. 6 veranschaulicht die Anordnung von Abfühlleitungen zur Steuerung der Verriegelungsstufen 13,
14,15 und 16, die sich mehr mit Steuerfunktionen als mit der Datenübertragung befassen und deren Ein- gangsinformationen hauptsächlich aus der Steuermatrix kommen.
In allen diesen Figuren sind die verschiedenen Register, die den Abfühl- und Treiberleitungen ge- meinsam sind, in durch gestrichelte Linien getrennten Spalten gruppiert. Die Gruppierung ist so vorge- nommen worden, dass das Register oder der Speicher oben in der Spalte die Informationen liefert, welche danach in das Register oder den Speicher unten in der Spalte einzugeben sind, und die relative Wirkzeit des Lesens und Schreibens wird durch die Bezeichnung der zugeordneten Pfeile angegeben.
Fig. 1 und 2 zeigen, wie die Verriegelungsstufen 9,10, 13,14, 15 und 16 benutzt werden, um Steuerinformationen für die verschiedenen Maschinenfunktionen zu liefern.
Gemäss Fig. l bestimmen die Zustände der Verriegelungsstufen 13 und 14 ob die Register P oder Q oder A und B für die Adressierung des Speichers am Anfang des Maschinenzyklus benutzt werden sollen, und am Ende des Maschinenzyklus, ob die M- oder N-Register für die Adressierung der Steuermatrix benutzt werden sollen. Die Auswahl der Hauptspeicher-Adressenregister erfolgt so : Ein Voll-Leseimpuls V2, 3 wird zwei parallelen Strompfaden zugeführt, von denen der eine die drei Abschnitte des Registers R und der andere die drei Abschnitte des Registers C umfasst. Der das Register R enthaltende Pfad hat zwei Zweige, von denen der eine das Register P und der andere das Register Q enthält. Ebenso hat der das Register C umfassende Pfad zwei Zweige, einen mit dem Register A und einen andern mit dem Register B.
Einer dieser Zweige wird erregt entsprechend dem Zustand der Verriegelungsstufen 13 und 14, die wahlweise die Zweige mit einer gemeinsamen Leitung koppeln. Die Anordnung ist so getroffen, dass bei Auswahl von P oder Q automatisch R ausgewählt wird und bei Auswahl von A oder B automatisch C gewählt wird.
Die Register R und C bestehen je aus drei Teilen. Gemäss Fig. 4 sind die C-Registerstelle mit Cn-1, Cn und Cn+1 bezeichnet und benutzen alle gemeinsam die 16 Treiberleitungen, die entschlüsselte Informationen aus den Verriegelungsstufen l, 2,3 und 4 führen. Diese Informationen stellen in der Form "Eine von Sechzehn"die Adresse dar, die anfangs für die Auswahl eines Speicherplatzes benutzt worden ist, und die Wicklungen in den drei Teilen sind so angeordnet, dass Teil Cn-l eine Erregung empfängt, die die um 1 verminderte vorhergehende Adresse darstellt, Cn eine Erregung, die die Adresse selbst darstellt, und Cn+1 eine Erregung, die die vorhergehende um 1 erhöhte Adresse darstellt.
Das Register R ist nur drei Spalten im Hauptspeicher zugeordnet und ist daher ein einfacheres Register, aber seine allgemeine Anordnung gleicht der des Registers C. Der zu verwendende Teil des Registers R oder C wird durch die Zustände der Verriegelungsstufen 9 und 10 bestimmt. Aus Fig. l ist ersichtlich, dass ein Halbschreibimpuls H2 den Registern A, B, P und Q nacheinander zugeführt wird und je nach den Zuständen der Verriegelungsstufen 9 und 10 nach Rl und Cn-1, R0 und Cn oder R15 und Cn+1 verzweigt.
Fig. 2 zeigt, wie die Verriegelungsstufe 16 und die Zeitsteuerimpulse T4 und T5 für die Steuerung der Erregung von Abtastimpulsen für die Verriegelungsstufen 9 und 12 benutzt werden. Ausserdem zeigt sie, wie die Zustände der Verriegelungsstufen 14 und 15 entschlüsselt werden, um die Auswahl der bedingten und bedingungslosen Hälfte der Steuermatrix zu steuern. Ein anderer Teil von Fig. 2 stellt, die Anordnung zur Entschlüsselung von Maschinenbedingungen dar. Zu diesem Zweck werden 16 Bedingungskerne ver-
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wendet, von denen jeder einer bestimmten Bedingung zugeordnet ist und seine eigene Einstellwicklung hat, die durch die zu prüfende Funktion getrieben wird.
Eine zu prüfende Bedingung wird durch eine von 16 Treiberleitungen dargestellt, welche die entschlüsselte Vier-Bit-Darstellung der Bedingung aus der Steuermatrix führt. Wenn einer dieser Bedingungskerne eingestellt ist, wird durch die nachfolgende Rückstellung die Verriegelungsstufe 15 betätigt, welche die richtige Hälfte der Steuermatrix auswählt.
Wirkungsweise.
Der Grund-Maschinenzyklus besteht aus 21 Zykluspunkten, und jetzt sei gemäss Fig. 7 die Wirkungsweise der Maschine während eines Grundzyklus beschrieben, indem nacheinander jeder Zykluspunkt betrachtet wird.
Tl : Vier Ebenen der Steuermatrix werden durch einen Voll-Lesestrom VI ausgelesen. Hiedurch werden die Steuermatrix-Bits 5,6, 1 und 2 den Abfühlverstärker-Verriegelungsstufen 9,10, 13 bzw. 14 zugeführt, wodurch die x- und y-Adressenregister für den Haupt- und den Arbeitsspeicher ausgewählt werden. Soll der Hauptspeicher adressiert werden, werden die Register A oder B und C ausgewählt, und wenn der Arbeitsspeicher adressiert werden soll, werden die Register P oder Q und R ausgewählt.
T2 : Gemäss Fig. l und 3 hält H2 (Halbschreibimpuls) den benötigten Teil von R oder C erregt, so dass bei Anlegen von V2,3 an die ausgewählten x- und y-Adressenregister aus dem y-Adressenregister in die Abfnhlverstärker-Verriegelungsstufen 5 - 8 übertragen wird, die jetzt abgetastet werden, aber die beiden Teile des x-Adressenregisters R oder C, die nicht benötigt werden, zu den Verriegelungsstufen 1 - 4 ausgelesen werden, die jetzt nicht abgetastet werden. Daher wird der Inhalt der unerwünschten Teile des x-Adressenregisters zerstört. Die Anordnung des x-Adressenregisters in Abschnitten wird genauer weiter unten beschrieben. Kurz gesagt besteht aber ihre Funktion darin, dass sie Möglichkeiten zum ZWei-
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senregisters benötigt.
Der zugehörige Teil wird je nach der benötigten Möglichkeit ausgewählt, und beim Auslesen des Registers wird der Inhalt der unerwünschten Teile zerstört.
T3 : H2 erhält jetzt nicht mehr den ausgewählten Teil von R oder C, und daher wird dieser während des zweiten Teiles von V, 3 zu den Abfühlverstärker-Verriegelungsstufen 1 - 4 ausgelesen, die jetzt nicht abgetastet werden. Ausserdem werden während T3 die Steuermatrix-Bits 3 und 4 zu den Abfühlverstärker-Verriegelungsstufen 16 bzw. 15 übertragen. Diese Verriegelungsstufen wählen das bei der Über- tragung"Speicher/Register"zu benutzende Register aus.
T3a : Rückstellung der Abfuhlverstärker-Verriegelungsstufen 9 - 12.
T4 : Wenn vorher das C-Register für das Auslesen ausgewählt worden ist, werden die Informationen in den Verriegelungsstufen 1 - 4 wieder darin eingespeichert.
Das R-Register wird rückgestellt.-Die Informationen in den Verriegelungsstufen 5 - 8 werden wieder in A, B und P (aber nicht in Q) eingespeichert, falls A, B, P oder Q für das Auslesen ausgewählt worden sind.
Die Informationen in den Verriegelungsstufen 1 - 8 werden benutzt, um zu dieser Zeit den Speicher zu adressieren, und die adressierten Informationen werden zu den Abfühlverstärker-Verriegelungsstufen 9 - 12 übertragen.
T5 : Das ausgewählte Register empfängt einen Voll-Leseimpuls (V5), und der Inbalt wird zu den Verriegelungsstufen 9 - 12 übertragen. Diese Verriegelungsstufen werden zur Zeit T4 oder T5 abgetastet und bewahren den Speicherinhalt oder den Registerinhalt und zerstören alle andern Informationen.
T6 : Die Informationen in den Verriegelungsstufen 9,12 werden in das ausgewählte Register und in den ausgewählten Speicherplatz eingeschrieben.
T6a : Die Verriegelungsstufen 14,15 und 16 werden rückgestellt. Damit ist die Übertragungsphase des Grund-Maschinenzyklus abgeschlossen.
T7 : Die Bits 7 und 13 der Steuermatrix werden zu den Verriegelungsstufen 16 bzw. 14 übertragen.
Wenn die Verriegelungsstufe 15 nicht eingestellt ist, wird durch den Zustand der Verriegelungsstufe 16 das Register P oder Q für die Subtraktion und die Eingabe ausgewählt. Der Zustand der Verriegelungsstufe 14 bestimmt, ob eine Bedingung zu prüfen ist oder ob die nächste y-Adresse für die Steuermatrix aus der Steuermatrix selbst geliefert werden soll. Sollen Bedingungen geprüft werden, muss die nächste y-Halbadresse die um Eins erhöhte laufende Halbadresse sein. Wenn die nächste y-Halbadresse von aer Steuermatrix geliefert werden soll, wird My oder Ny trotzdem um Eins erhöht, wird aber nicht für die nächste y-Adressenauswahl benutzt.
T8 : Der Inhalt des T-Registers wird zu den Verriegelungsstufen 1 - 4 und der des P- oder Q-Registers zu den Verriegelungsstufen 5 - 8 übertragen.
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aus erregt, u. zw. wählen die Verriegelungsstufen 1 - 4 den Minuenden und die Verriegelungsstufen 5 - 8 den Subtrahenden aus.
T10 : Die Minuendmatrix wird rückgestellt, und die fünf das Ergebnis der Subtraktion darstellenden
Bits werden zu den Verriegelungsstufen 9 - 13 übertragen, wobei die letztgenannte Verriegelungsstufe die
Borgziffer empfängt.
TU : Die Informationen in den Verriegelungsstufen 9 - 12 werden zu T übertragen durch die Sperr- treiber und den Schreibimpuls Vll, und der Borgkern wird je nach Bedarf eingestellt. Damit ist die Sub- traktionsphase abgeschlossen.
T12 : Die Steuermatrix-Bits 14,15, 16 und 17 werden zu den Verriegelungsstufen 5,6, 7 bzw. 8 über- tragen und die Verriegelungsstufen 9 - 12 rückgestellt. Wenn jetzt die Verriegelungsstufe 14 eingestellt ist, geben die Informationen in den Verriegelungsstufen 5,6, 7 und 8 die zu prüfenden Bedingungen an.
T13 : Die Steuermatrix-Bits 8,9, 10 und 11 werden zu den Verriegelungsstufen 9,10, 11 bzw. 12 übertragen. Diese Bits geben eine einzugebende Konstante an.
T13a : Die Informationen in den Verriegelungsstufen 9 - 12 werden über die Sperrtreiberstufen zum
Register P oder Q übertragen, wobei eine Konstante in P oder Q eingespeichert wird. Damit ist die "Kon- stante-Eingabe"-Phase abgeschlossen.
T14 : V 14 liest den von den Verriegelungsstuien 5-8 ausgewählten Bedingungskern aus. Der ausge- wählte "Kern" kann 5 oder 6 sein, in welchem Falle der Maschinenzyklus in den Ausgabe-Druckzyklus übergeht. "Ausgabe" umfasst alle mechanischen Operationen : Tabellieren, Lesen des Programmbandes,
Entsperren der Tastatur usw. Die übrigen Informationen für das "Ausdrucken" (das Zeichen oder die Funktion) werden durch das Entschlüsseln von Y5 oder Y6 erlangt, unter Berücksichtigung des Zustandes des x-Entschlüsselers (Verriegelungsstufen 1 - 4), der noch auf die Minuendadresse eingestellt ist.
Das Bit 12 der Steuermatrix wird in die Abfühlverstärker-Verriegelungsstufe 13 übertragen. Dieses Bit bestimmt, ob die Befehlsfolge zur Änderung der untergeordneten Befehlsfolge eingeleitet werden soll, wobei M oder N als Steuermatrix-Adressenregister ausgewählt wird.
T15 : Wenn die nächste y-Halbadresse für die Steuermatrix aus der Steuermatrix selbst kommen soll, d. h., wenn keine Bedingungen zu prüfen sind, löscht V15 das Register My oder Ny.
Die AbfühlveI3tärker-Verriegelungssttifen 1 - 8 werden jetzt rückgestellt.
T16 : Wenn bei T14 eine Bedingung geprüft worden ist, wird die Abfühlverstärker-Verriegelungsstufe 15 jetzt abgetastet und ihre Information auf der Servoverriegelungsstufe 15a ebenfalls wiedergegeben.
Der Inhalt von Mx oder Nx wird zu den Abfühlverstärker-Verriegelungsstufen 1-4 und der Inhalt von My oder Ny zu den Abfühlverstärker-Verriegelungsstufen 5-8 übertragen.
Wenn keine Bedingung geprüft worden ist und die nächste Halbadresse aus der Steuermatrix kommen soll, enthält My oder Ny Nullen, und die Bits 14,15, 16 und 17 der Steuermatrix werden zu den Verriegelungsstufen 5 - 8 übertragen.
T17 : Die Servoverriegelungsstufe 15a wählt die bedingte oder die unbedingte Hälfte der Steuermatrix aus, und der ausgewählte Speicherplatz wird erregt. Die Informationen in den Verriegelungsstufen 1 - 4 werden wieder in Mx oder Nx eingespeichert, und die Adresseninformation in den Verriegelungsstufen 5 - 8 wird um Eins erhöht und in Ny oder My eingespeichert.
T18 : Die Verriegelungsstufen 9 - 14 werden rückgestellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Für eine digitale elektronische Datenverarbeitungsmaschine bestimmtes Steuersystem mit einem Magnetkern-Matrixspeicher und zugehöriger Adressiervorrichtung, in dem bei der Adressierung eines Magnetkernes Steuerimpulse auf den ihm zugeordneten Ausgangsleitungen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Adressiervorrichtung in mehrere Gruppen unterteilt ist, von denen jede einer Untermatrix des Speichers zugeordnet ist und dass die Gruppen einzeln durch von der Rechenmaschine gelieferte und bestimmten Bedingungen zugeordnete Signale betätigbar sind, wodurch beim Vorliegen bestimmter Bedingungen aus einer Untermatrix in eine andere verzweigt werden kann.